基于“BIM+GIS”的公路工程建設(shè)進(jìn)度管理

汪軍 何剛 喬科 劉勇 白皓 唐浩

（1.四川省公路規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司，四川 成都 610041；2.四川高速公路建設(shè)開(kāi)發(fā)集團(tuán)有限公司，四川 成都 610041）

近年來(lái)，隨著數(shù)字經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，數(shù)字化進(jìn)程在各行業(yè)領(lǐng)域中不斷推進(jìn)，公路工程建設(shè)也逐步開(kāi)始采用各種數(shù)字化技術(shù)，從粗放式管理走向精細(xì)化管理。本文以施工管理主要目標(biāo)之一的進(jìn)度管理為切入點(diǎn)，論述基于“BIM+GIS”數(shù)據(jù)共享的工程建設(shè)進(jìn)度管理。

一、進(jìn)度管理共享數(shù)據(jù)鏈構(gòu)建

公路工程各類(lèi)信息化系統(tǒng)中存在諸多足以支撐進(jìn)度管理的狀態(tài)數(shù)據(jù)，而從其他業(yè)務(wù)系統(tǒng)中獲取進(jìn)度數(shù)據(jù)需要建立數(shù)據(jù)共享通道。數(shù)據(jù)共享通道包括空間數(shù)據(jù)、EBS-WBS數(shù)據(jù)鏈形成的共享數(shù)據(jù)鏈?？臻g數(shù)據(jù)為通過(guò)共享業(yè)務(wù)系統(tǒng)在空間區(qū)域?qū)嵤┑臓顟B(tài)記錄，主要指包括征地拆遷在內(nèi)面向空間位置開(kāi)展業(yè)務(wù)管理的系統(tǒng)數(shù)據(jù)。EBS-WBS數(shù)據(jù)鏈指公路工程數(shù)字化管理中，以工程對(duì)象（EBS）及分部分項(xiàng)（WBS）為中心且相互關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)關(guān)系構(gòu)建的數(shù)據(jù)鏈[1]，保證工程對(duì)象體系在數(shù)字化管理中的穩(wěn)定性、唯一性、有效性及可共享性，各業(yè)務(wù)系統(tǒng)均通過(guò)EBS-WBS數(shù)據(jù)鏈實(shí)施數(shù)字化管理，從而保證進(jìn)度管理能夠通過(guò)數(shù)據(jù)鏈獲取狀態(tài)數(shù)據(jù)，也保證整個(gè)工程數(shù)字化管理中各模塊數(shù)據(jù)間的共享性及互通性。

圖1 EBS-WBS數(shù)據(jù)鏈關(guān)系示意圖

進(jìn)度管理建立EBS數(shù)據(jù)、WBS數(shù)據(jù)、空間數(shù)據(jù)三者間關(guān)系，將施工狀態(tài)數(shù)據(jù)通過(guò)直接或間接方式自動(dòng)匯集到EBS對(duì)象，表達(dá)工程施工狀態(tài)。

二、工程進(jìn)度數(shù)據(jù)自動(dòng)采集

（一）征地拆遷進(jìn)度

征地拆遷是高速公路建設(shè)中重要基礎(chǔ)工作之一,也是高速公路建設(shè)難點(diǎn),直接影響高速公路工程建設(shè)進(jìn)度[1]。隨著信息化與數(shù)字化推進(jìn)，基于“BIM+GIS”的征地拆遷管理系統(tǒng)不斷涌現(xiàn)[3][4]，可通過(guò)征地拆遷計(jì)劃、拆遷進(jìn)度等數(shù)據(jù)管理永久征地、臨時(shí)征地等元素。本文在上述基于征地拆遷單一元素的管理外，通過(guò)GIS和BIM分別管理征拆區(qū)域和工程結(jié)構(gòu)的空間坐標(biāo)，利用空間坐標(biāo)關(guān)系構(gòu)建征拆區(qū)域與工程結(jié)構(gòu)關(guān)聯(lián)，綁定征地拆遷進(jìn)度與工程建設(shè)計(jì)劃進(jìn)度，既可根據(jù)工程結(jié)構(gòu)物施工進(jìn)度預(yù)警征拆進(jìn)度，也可根據(jù)征拆進(jìn)度合理安排工程建設(shè)計(jì)劃，避免征拆進(jìn)度與工程建設(shè)進(jìn)度數(shù)據(jù)不同步造成不合理的計(jì)劃安排。

（二）計(jì)劃管理

根據(jù)工程施工組織計(jì)劃，依托BIM模型動(dòng)態(tài)建立現(xiàn)場(chǎng)施工周計(jì)劃及月計(jì)劃，實(shí)現(xiàn)施工計(jì)劃管理可視化。基于“BIM+GIS”的計(jì)劃管理可實(shí)現(xiàn)施工計(jì)劃仿真模擬，分析并優(yōu)化計(jì)劃可行性，配合其他業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)可驗(yàn)證施工計(jì)劃與多種外部資源的匹配性，包括施工計(jì)劃、征拆計(jì)劃與進(jìn)度的匹配性、資源需求強(qiáng)度與生產(chǎn)供應(yīng)的匹配度，從而優(yōu)化施工計(jì)劃、征拆計(jì)劃、資源采購(gòu)計(jì)劃，以及生產(chǎn)設(shè)備與場(chǎng)地規(guī)劃等施工組織計(jì)劃。同時(shí)，結(jié)合BIM可引入信息化技術(shù)，基于案例推理、知識(shí)庫(kù)、計(jì)劃模板、遺傳算法、專(zhuān)家系統(tǒng)及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等[5]，可實(shí)現(xiàn)進(jìn)度計(jì)劃自動(dòng)生成，大幅提高施工組織計(jì)劃排布效率及準(zhǔn)確率。計(jì)劃管理的排布為進(jìn)度管理數(shù)據(jù)提供重要時(shí)間節(jié)點(diǎn)。

（三）質(zhì)量檢驗(yàn)與評(píng)定狀態(tài)

公路工程構(gòu)件施工通常分為多個(gè)工序，每個(gè)工序通過(guò)WBS實(shí)施工序報(bào)檢、質(zhì)量評(píng)定等，工序報(bào)檢及質(zhì)量評(píng)定的數(shù)據(jù)真實(shí)有效地記錄工程施工痕跡，通過(guò)EBS-WBS數(shù)據(jù)鏈向進(jìn)度管理提供實(shí)時(shí)施工狀態(tài)，同時(shí)可通過(guò)整個(gè)施工過(guò)程中質(zhì)量檢驗(yàn)與評(píng)定，追蹤構(gòu)件的完整施工狀態(tài)。

（四）計(jì)量狀態(tài)

完成質(zhì)量評(píng)定并合格的構(gòu)件符合計(jì)量條件，工程計(jì)量系統(tǒng)獲取構(gòu)件滿(mǎn)足計(jì)量條件后實(shí)施計(jì)量工作，計(jì)量可依需求根據(jù)EBS或WBS開(kāi)展，進(jìn)度管理可通過(guò)EBS或WBS直接或間接獲取相應(yīng)狀態(tài)數(shù)據(jù)。

三、形象進(jìn)度展示

基于“BIM+GIS”的形象進(jìn)度管理可實(shí)時(shí)展示動(dòng)態(tài)施工進(jìn)度，通常采用構(gòu)件顯隱、著色等方式獨(dú)立或綜合表達(dá)形象進(jìn)度，工程構(gòu)件施工狀態(tài)數(shù)據(jù)可通過(guò)數(shù)據(jù)共享通道從征地拆遷、計(jì)劃管理、質(zhì)量檢驗(yàn)與評(píng)定、計(jì)量管理等業(yè)務(wù)系統(tǒng)中獲取，形成完整進(jìn)度狀態(tài)顯示。

無(wú)記錄構(gòu)件作為原始狀態(tài)，表達(dá)為灰色；已編制施工計(jì)劃的構(gòu)件狀態(tài)為計(jì)劃中，表達(dá)為黃色；第一道工序已實(shí)施質(zhì)量檢驗(yàn)的構(gòu)件進(jìn)入施工中狀態(tài)，表達(dá)為紫色；構(gòu)件關(guān)聯(lián)的所有分項(xiàng)工程均已完成質(zhì)量檢驗(yàn)時(shí)，定義為已完工，表達(dá)為橙色；構(gòu)件對(duì)應(yīng)的分項(xiàng)工程完成質(zhì)檢評(píng)定時(shí)，定義為待計(jì)量，表達(dá)為藍(lán)色；構(gòu)件對(duì)應(yīng)計(jì)量工作已完成時(shí)定義為已計(jì)量，表達(dá)為綠色。而征拆進(jìn)度與施工計(jì)劃進(jìn)度沖突觸發(fā)預(yù)警狀態(tài)時(shí)，構(gòu)件設(shè)置為紅色表示異常。結(jié)合工程形象進(jìn)度展示，項(xiàng)目業(yè)主及施工單位可對(duì)工程進(jìn)度狀態(tài)實(shí)現(xiàn)進(jìn)度分析，對(duì)出現(xiàn)偏差的工程進(jìn)度實(shí)施干預(yù)，保證公路工程建設(shè)的順利推進(jìn)。

四、結(jié)語(yǔ)

本文以進(jìn)度管理為工程管理切入點(diǎn)，建立數(shù)據(jù)共享通道，從征地拆遷、計(jì)劃管理、工序報(bào)檢、質(zhì)量管理、計(jì)量管理等業(yè)務(wù)管理中獲取數(shù)據(jù)，自動(dòng)并實(shí)時(shí)通過(guò)“BIM+GIS”匯集進(jìn)度數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)直觀可視化的進(jìn)度展示，提供第一手進(jìn)度數(shù)據(jù)，支撐工程管理建設(shè)者進(jìn)度決策。